CN110501518B

CN110501518B - 一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计

Info

Publication number: CN110501518B
Application number: CN201910790940.8A
Authority: CN
Inventors: 徐敏义; 王赫; 潘新祥
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2039-08-26
Also published as: CN110501518A

Abstract

本发明提供一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计，包括：导流壳，设置在工作段腔体前端且与工作段壳体相连接，其壳体具有截面形状渐变的结构形式，平行于流体流动方向设置；工作段壳体，具有中空腔体结构，用于容纳TENG传感器单元并将TENG传感器单元的一端通过固定梁固定在其腔体内；TENG传感器单元，主要由表面印刷第一导电油墨的第一FEP薄膜、表面印刷第二导电油墨的第二FEP薄膜以及FEP覆盖膜依次通过PU胶水粘合而成，其中，第一FEP薄膜的上表面、第二FEP薄膜的两侧表面具有微纳结构；以及采集处理单元。本发明能够以低功耗获得流体速度信息，从而降低设备的功耗，具有结构简单，可以直接安装于水下潜航设备或管路之中，成本低、减少对环境污染等优点。

Description

一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计

技术领域

本发明涉及流速传感器技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电技术的、适用于多介质的测速计。

背景技术

海洋中蕴藏着极为丰富的资源，随着陆地资源日渐枯竭，许多国家都投入巨大的精力进行海洋资源的研究开发。对于海洋的探索与开发必将成为我国在21世纪的发展主题之一。建设海底隧道，铺设海底光缆，以及搭建海底输油管路是我国近年来的巨大工程。然而，由于海洋环境具有危险性及复杂性，想要单纯地依靠人工进行工作量极为庞大、极为困难的海洋开发和调查作业是不现实的，因此人类认识海洋、开发海洋，特别是对深海资源进行研究与开发，需要高科技手段的辅助。作为海洋研究与开发的重要技术手段和设备，目前水下机器人在海洋研究与开发各领域的应用已经越来越广泛。

深邃的水下世界仍然是神秘莫测的，但人类探寻水下世界的脚步一直没有停止。由于水下海况复杂多变，生物活动频繁，再加上人的潜水深度有限，当前，水下智能装备已经成为探索海洋、开发海洋的重要工具。

随着物联网时代的迅速发展，建设智慧海洋已经成为必然趋势。而智慧海洋的建设将会投入大量的智能设备，包括各种探测器，智能仿生机器人等等。这就需要水下机器人配备各种传感器，航速信息是重要的信息之一。

目前，水下测速技术有：多普勒测速声呐系统、皮托管测速、GPS和雷达等，均不适用于小型水下航行设备，而且体积巨大功耗较高。另外，水下机器人不仅仅用于海底勘探，在监测输油管路、酸性较高等环境下都需要机器人代替人来进行实地工作，因此，具有耐油、耐酸、耐腐蚀的性能要求也是机器人工作条件所要解决的问题。同时，海底管道的安装水深也在不断增加，输送管道安全问题也需要关注。管道里的流速成为判断管路是否正常流动的指标之一。

综上，有必要提供一种新型测速计，以解决上述问题。

发明内容

根据上述提出在水下或者其他工况条件下测速存在的体积大。功耗消耗高等技术问题，而提供一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计。本发明主要利用具有防水或防其他工况侵蚀结构的TENG传感器单元，在摩擦起电和静电感应产生电流，在压力的作用下，FEP薄膜和导电油墨之间相互作用产生感应电荷，形成周期性交流电信号，从而达到体积微型、功耗低且不仅可用于空气和水中，在使用防腐材料的组件后，还可适用于油，酸性液体中等效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计，其特征在于，包括：

导流壳，设置在工作段腔体前端且与所述工作段壳体相连接，其壳体具有截面形状渐变的结构形式，平行于流体流动方向设置；

工作段壳体，具有中空腔体结构，用于容纳TENG传感器单元并将所述 TENG传感器单元的一端通过固定梁固定在其腔体内；

TENG传感器单元，主要由表面印刷第一导电油墨的第一FEP薄膜、表面印刷第二导电油墨的第二FEP薄膜以及FEP覆盖膜依次通过PU胶水粘合而成，其中，所述第一FEP薄膜的上表面、所述第二FEP薄膜的两侧表面具有微纳结构，所述微纳结构是对FEP薄膜两侧表面进行表面处理得到的。

采集处理单元，与所述TENG传感器单元相连，用于采集和处理信息。

上述的导流壳、工作段壳体、固定梁等结构，均可以选用耐酸耐腐蚀的材料，可以适用不同工况条件。

进一步地，所述第一FEP薄膜印刷有所述第一导电油墨的一侧与所述第二FEP薄膜无油墨的一侧紧密接触，通过所述PU胶水将两张膜粘合；所述FEP覆盖膜无任何处理覆盖在裸露有所述第二导电油墨的第二FEP薄膜一侧表面上，同样通过所述PU胶水粘合密封。

进一步地，所述第一导电油墨和第二导电油墨与导线相连，通过FEP胶带将所述导线固定在导电油墨与所述FEP薄膜相连接的位置，所述导线的另一端与采集处理单元相连。

进一步地，所述固定梁固定在所述工作段壳体的中空腔体的中间位置，所述TENG传感器单元固定在所述固定梁后侧，所述固定梁可采用圆柱式横梁或者其他形式梁，该梁的横截面的宽度要求远大于TENG传感器单元的薄膜的厚度，这样产生脱落涡的强度可对薄膜产生作用。

进一步地，所述导流壳具有用于增大进口流量的渐缩形开口结构，渐缩形开口可以增大流体在工作段腔体的流速。

进一步地，流体流过所述TENG传感器单元表面，使得所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构间距发生相对变化而产生感应电荷，周期往复形成交流电信号且通过导线传输到采集处理单元中处理。

进一步地，使用时，摩擦起电和静电感应产生电流，当所述TENG传感器单元无作用时，所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构无相对运动，所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构不发生相对摩擦产生电荷。当所述流体为湍流状态，流体流过所述固定梁时，会在所述固定梁后形成脱落涡，所述TENG传感器单元两侧产生压差，并在压强的作用下克服膜的抗弯刚度使 TENG传感器单元发生涡振；当TENG传感器单元上侧压力大于下侧压力时，其会从初始位置向下运动，产生弯曲变形，所述导电油墨和FEP薄膜之间的微纳结构间距变小；所述FEP薄膜带上负电荷，所述导电油墨表面带上正电荷；

当所述TENG传感器单元下侧压力大于上侧压力时，其会向上运动，当运动至初始位置时，所述导电油墨与FEP薄膜之间的微纳结构逐渐恢复原状，所述FEP薄膜与导电油墨间电压值逐渐增大；当TENG传感器单元继续向上运动，会与上一个运动一样产生感应电荷；如此往复，形成周期性的交流电信号。

进一步地，所述固定梁与所述流体来流方向之间角度小于等于90°；所述固定梁的轴向方向与重力方向一致，使所述TENG传感器单元不受重力影响。

进一步地，所述流体的流速与输出频率的线性关系式为：V＝0.25*f-1，其中，V流体的流速，单位m/s；f为输出频率，单位赫兹。

进一步地，所述采集处理单元至少包括：降压处理单元、整流单元、滤波单元以及处理单元；所述TENG传感器单元连接至所述整流单元上，通过所述降压单元对所述TENG传感器单元产生的电信号的电压进行降压；降压后的电信号输送至所述滤波单元进行处理，并将所述处理后的信号送至所述处理单元进行傅里叶变换得到流速信息；所述处理单元包括单片机以及存储子单元。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明能够以低功耗获得流体速度信息，从而降低设备的功耗；

2、本发明通过流体流过所述TENG传感器单元表面，使得所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构间距发生相对变化而产生感应电荷，周期往复形成交流电信号且通过导线传输到采集处理单元中处理；相对叶轮结构可以大大降低阻力，保持水下设备的稳定性；

3、本发明结构简单，成本低，而且选材不受限，耐腐蚀，并可以减少对环境的污染；

4、本发明具有体积小，可以直接安装于水下潜航设备或监测输油管路、酸性较高等环境下的管路之中，减少传感器对外形的影响。

本发明的TENG传感器单元采用密封材料密封，使其能够在空气、水等多种介质中得到流速信息，并且可以从环境中采集能量，从而降低设备的功耗。渐缩式导流壳形式，可以加大流体流量及流速；流体流过固定梁时，在其后形成脱落涡，使TENG传感器单元两侧产生压差，并在压强的作用下克服膜的抗弯刚度使TENG传感器单元发生涡振，易于FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构间距发生相对变化而产生感应电荷；并且易于安装，可用于水下航行器或管路中；而且选材广泛，耐腐蚀，并可以减少对环境的污染

基于上述理由本发明可在海洋智能传感器设备等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计的结构示意图。

图2为本发明一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计的侧视图。

图3为本发明一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计中TENG传感器单元的示意图。

图4为本发明一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计的工作原理图。

图5为本发明一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计中TENG传感器单元电压输出频率与流速关系示意图。

图6是本发明一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计中TENG传感器单元采集电路示意图。

图中：1、导流壳；2、工作段壳体；3、固定梁；4、TENG传感器单元； 41、FEP覆盖膜；42、第二导电油墨；43、第二FEP薄膜；44、第一导电油墨；45、第一FEP薄膜。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-3所示，本发明提供了一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计，包括：

导流壳1，设置在工作段壳体2前端且与所述工作段壳体2相连接，其壳体具有截面形状渐变的结构形式，平行于流体流动方向设置；所述导流壳 1具有用于增大进口流量的渐缩形开口结构。

工作段壳体2，具有中空腔体结构，用于容纳TENG传感器单元4并将所述TENG传感器单元4的一端通过固定梁3固定在其腔体内；所述固定梁 3固定在所述工作段壳体2的中空腔体的中间位置，所述TENG传感器单元4 固定在所述固定梁3后侧。所述固定梁3与所述流体来流方向之间角度小于等于90°；所述固定梁3的轴向方向与重力方向一致，使所述TENG传感器单元4不受重力影响。

TENG传感器单元4，主要由表面印刷第一导电油墨44的第一FEP薄膜 45、表面印刷第二导电油墨42的第二FEP薄膜43以及FEP覆盖膜41依次通过PU胶水粘合而成，PU胶水粘合薄膜效果较佳，还可用其他同样具有粘合薄膜的能力胶水也可，其中，所述第一FEP薄膜45的上表面、所述第二 FEP薄膜43的两侧表面具有微纳结构。

具体地，所述第一FEP薄膜45印刷有所述第一导电油墨44的一侧与所述第二FEP薄膜43无油墨的一侧紧密接触，通过所述PU胶水将两张膜粘合；所述FEP覆盖膜41无任何处理覆盖在裸露有所述第二导电油墨42的第二 FEP薄膜43一侧表面上，同样通过所述PU胶水粘合密封。

所述第一导电油墨44和第二导电油墨42与导线相连，通过FEP胶带将所述导线固定在导电油墨与所述FEP薄膜相连接的位置，所述导线的另一端与采集处理单元相连。

如图6所示，采集处理单元，与所述TENG传感器单元4相连，用于采集和处理信息。所述采集处理单元至少包括：降压处理单元、整流单元、滤波单元以及处理单元。所述TENG传感器单元连接至所述整流单元上，通过所述降压单元对所述TENG传感器单元产生的电信号的电压进行降压；降压后的电信号输送至所述滤波单元进行处理，滤掉不规则的噪音信号，并将所述处理后的信号送至所述处理单元进行傅里叶变换得到流速信息。所述的处理单元包括单片机以及存储子单元。作为优选的实施方式，在本申请中单片机可以采用STM32/树莓派3B/树莓派3B+型号单片机，可以理解为在其它的实施方式中，还可以采用其它的单片机只要能够满足能够处理数据即可。

本发明在工作时，是通过流体流过所述TENG传感器单元4表面，使得所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构间距发生相对变化而产生感应电荷，周期往复形成交流电信号且通过导线传输到采集处理单元中处理。

具体地，如图4所示，使用时，摩擦起电和静电感应产生电流，当所述 TENG传感器单元4无作用时，所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构无相对运动，所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构不发生相对摩擦产生电荷。

当所述流体为湍流状态，流体流过所述固定梁3时，会在所述固定梁3 后形成脱落涡，所述TENG传感器单元4两侧产生压差，并在压强的作用下克服膜的抗弯刚度使TENG传感器单元4发生涡振；当TENG传感器单元4 上侧压力大于下侧压力时，其会从初始位置向下运动，产生弯曲变形，所述导电油墨和FEP薄膜之间的微纳结构间距变小；所述FEP薄膜带上负电荷，所述导电油墨表面带上正电荷；

当所述TENG传感器单元4下侧压力大于上侧压力时，其会向上运动，当运动至初始位置时，所述导电油墨与FEP薄膜之间的微纳结构逐渐恢复原状，所述FEP薄膜与导电油墨间电压值逐渐增大；当TENG传感器单元4继续向上运动，会与上一个运动一样产生感应电荷；如此往复，形成周期性的交流电信号。

如图5所示，为电压输出频率与流速关系示意图，输出频率f随着流速V 的增大而增大，经过数据分析计算，在本实施方式中，所述的微型低功耗流速传感器流速与输出频率的线性关系式为：V＝0.25*f-1，V流体的流速，单位m/s；f为输出频率，单位赫兹。可以理解为，在其他实施方式中，所述传感器的流速与输出频率之间的线性关系可以按照实际情况发生改变。

实施例1

一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计，包括：上述的导流壳1，所述导流壳1设计为渐缩形，入口横截面积为工作段壳体2横截面积的两倍，导流壳1出口横截面积等于工作段腔体横截面积。可以理解为，在其他试试方案中所述导流壳1入口横截面积与工作段壳体2横截面积的比例可以为其他值，只要能满足导流壳1入口横截面积大于工作段壳体2横截面积即可。

选用厚度为50μm的FEP薄膜经过表面处理、导电油墨，厚度为50μm 的FEP胶带，PU胶水型号为HX—698。

所述导电油墨印刷到FEP薄膜一侧；将两张单面印刷导电油墨的第一 FEP薄膜45和第二FEP薄膜43，一侧有导电油墨和一侧无导电油墨紧密贴合，并使用PU胶水将其紧密粘合；裸露的导电油墨那一侧使用一张无任何处理的覆盖膜41覆盖，同样使用PU胶水进行粘合密封。所述TENG传感器单元4固定在结构为圆柱横梁形式的固定梁3的后侧，短边方向与圆柱横梁轴向相同，圆柱横梁扰流产生的脱落涡频率和流体流速频率之前关系为正比，便于测控其他参数的变化；所述圆柱横梁固定在工作段壳体2的中间位置。圆柱横梁与流体来流方向之间角度小于等于90°；圆柱横梁轴向方向与重力方向一致，从而避免重力对TENG传感器单元4的影响。

所述FEP薄膜表面经过表面处理；印刷导电油墨的网纱为200目，可以均匀印刷厚度适中的导电油墨，可以理解为，在其他实施方式中，所述的导电油墨可以替换成其他导电涂层，只要能够满足导电涂层具有一定的柔软度，厚度不会对表面处理的微纳结构产生影响即可。

所述流体不是层流而是湍流状态时，当有流体流过时，流速达到一定速度时(根据多次试验获得数据)，两侧会产生压差，并在压强的作用下克服膜的抗弯刚度使TENG传感器单元4运动。当TENG传感器单元4上侧压力大于下侧压力时，TENG传感器单元4受流体的压力而运动，在FEP薄膜和导电油墨的微纳结构上有力的作用，所述FEP薄膜变形并与导电油墨电极摩擦；所述FEP薄膜表面带上负电荷，所述金属电极表面带上正电荷；

当所述TENG传感器单元4下侧压力大于上侧压力时，所述TENG传感器单元4会向上运动，所述导电油墨密封膜与所述FEP薄膜逐渐恢复原状，所述FEP薄膜与导电油墨的微纳结构逐渐远离，所述FEP薄膜与所述导电油墨间电压值逐渐增大；当所述导电油墨与所述FEP薄膜恢复至原状时，所述 FEP薄膜与所述导电油墨间电压值最大。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种基于摩擦纳米发电的多介质测速计，其特征在于，包括：

导流壳(1)，设置在工作段壳体 (2)前端且与所述工作段壳体(2)相连接，其壳体具有截面形状渐变的结构形式，平行于流体流动方向设置；所述导流壳(1)具有用于增大进口流量的渐缩形开口结构；

工作段壳体(2)，具有中空腔体结构，用于容纳TENG传感器单元(4)并将所述TENG传感器单元(4)的一端通过固定梁(3)固定在其腔体内；所述固定梁(3)固定在所述工作段壳体(2)的中空腔体的中间位置，所述TENG传感器单元(4)固定在所述固定梁(3)后侧；

TENG传感器单元(4)，主要由表面印刷第一导电油墨(44)的第一FEP薄膜(45)、表面印刷第二导电油墨(42)的第二FEP薄膜(43)以及FEP覆盖膜(41)依次通过PU胶水粘合而成，其中，所述第一FEP薄膜(45)的上表面、所述第二FEP薄膜(43)的两侧表面具有微纳结构；所述第一FEP薄膜(45)印刷有所述第一导电油墨(44)的一侧与所述第二FEP薄膜(43)无油墨的一侧紧密接触，通过所述PU胶水将两张膜粘合；所述FEP覆盖膜(41)无任何处理覆盖在裸露有所述第二导电油墨(42)的第二FEP薄膜(43)一侧表面上，同样通过所述PU胶水粘合密封；所述第一导电油墨(44)和第二导电油墨(42)与导线相连，通过FEP胶带将所述导线固定在导电油墨与所述FEP薄膜相连接的位置，所述导线的另一端与采集处理单元相连；

采集处理单元，与所述TENG传感器单元(4)相连，用于采集和处理信息；流体流过所述TENG传感器单元(4)表面，使得所述FEP薄膜和导电油墨之间的微纳结构间距发生相对变化而产生感应电荷，周期往复形成交流电信号且通过导线传输到采集处理单元中处理；

当所述流体为湍流状态，流体流过所述固定梁(3)时，会在所述固定梁(3)后形成脱落涡，所述TENG传感器单元(4)两侧产生压差，并在压强的作用下克服膜的抗弯刚度使TENG传感器单元(4)发生涡振；当TENG传感器单元(4)上侧压力大于下侧压力时，其会从初始位置向下运动，产生弯曲变形，所述导电油墨和FEP薄膜之间的微纳结构间距变小；所述FEP薄膜带上负电荷，所述导电油墨表面带上正电荷；

当所述TENG传感器单元(4)下侧压力大于上侧压力时，其会向上运动，当运动至初始位置时，所述导电油墨与FEP薄膜之间的微纳结构逐渐恢复原状，所述FEP薄膜与导电油墨间电压值逐渐增大；当TENG传感器单元(4)继续向上运动，会与上一个运动一样产生感应电荷；如此往复，形成周期性的交流电信号。

2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电的多介质测速计，其特征在于，所述固定梁(3)与所述流体来流方向之间角度小于等于90°；所述固定梁(3)的轴向方向与重力方向一致，使所述TENG传感器单元(4)不受重力影响。

3.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电的多介质测速计，其特征在于，所述流体的流速与输出频率的线性关系式为：V＝0.25*f-1，其中，V流体的流速，单位m/s；f为输出频率，单位赫兹。

4.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电的多介质测速计，其特征在于，所述采集处理单元至少包括：降压处理单元、整流单元、滤波单元以及处理单元；所述TENG传感器单元连接至所述整流单元上，通过所述降压处理单元对所述TENG传感器单元产生的电信号的电压进行降压；降压后的电信号输送至所述滤波单元进行处理，并将所述处理后的信号送至所述处理单元进行傅里叶变换得到流速信息；所述处理单元包括单片机以及存储子单元。